Nhà thông minh trong thời đại 4.0

Mơ ước về một ngôi nhà thông minh, nơi tích hợp toàn bộ những tiện ích về công nghệ thông tin giúp cuộc sống trở nên dễ dàng hơn, thầy Huỳnh Văn Phước (giáo viên bộ môn vật lý Trường THPT Lương Thế Vinh, Q.1, TP.HCM) đã cùng nhóm học sinh khối 10, 11 trong trường thiết kế ra mô hình nhà thông minh trong dự án “Nhà và trường học thông minh”.

Học sinh giới thiệu các hệ thống tự động của ngôi nhà

Bằng kiến thức môn học ở nhiều khối lớp, dự án không chỉ cho học sinh thấy sự gần gũi của vật lý mà còn mở ra giải pháp về một không gian tiện ích, hạn chế những rủi ro ngay trong chính ngôi nhà, chính lớp học một cách đơn giản.

Được triển khai từ tháng 8-2018, dự án “Nhà và trường học thông minh” bao gồm nhiều hệ thống nhỏ: hệ thống điều khiển thiết bị từ xa; hệ thống báo cháy; hệ thống cảnh báo rò gỉ khí gas; hệ thống cảm biến nhiệt; hệ thống cảm biến quang và hệ thống mở cửa tự động bằng thẻ từ. Chia sẻ về quá trình thực hiện dự án, thầy Phước cho biết: “Thầy trò đã tận dụng những buổi sáng thứ bảy cuối tuần cùng nghiên cứu chế tạo tại phòng thí nghiệm của trường. Thuận lợi ở đây là kiến thức vật lý để phát triển những hệ thống trong dự án đa phần là kiến thức cũ mà các em đã được học ở lớp dưới. Vì vậy, việc nhắc lại kiến thức cũ với các em không quá khó. Còn khó khăn lại nằm ở phần lập trình, với những kiến thức mới không có trong sách vở mà các em phải tự tìm hiểu, chọn lọc”.

Ở từng hệ thống, thầy Phước cho biết mỗi nhóm đều phải thực hiện theo 5 bước, đó là: Tìm hiểu linh kiện và áp dụng kiến thức vật lý phù hợp; lắp mạch dựa trên nguyên lý hoạt động; viết chương trình Arduino; nạp Code; đưa chương trình vào thực tế. Trong đó, thầy Phước cho rằng bước viết chương trình Arduino là áp lực nhất bởi kiến thức rất rộng, không chỉ giới hạn trong chương trình phổ thông mà còn đòi hỏi học sinh có tư duy logic, nhìn nhận và giải quyết vấn đề. Nguyễn Ngọc Quang (lớp 11A2) – đại diện nhóm phụ trách hoàn thành hệ thống điều khiển từ xa trong dự án – cho hay bản thân ngại nhất là phải bật tắt đèn những lúc “đang dở tay”. Và Quang từng có lần phải chạy từ trường về nhà để tắt đèn vì lúc đi học quên… chưa tắt. “Hệ thống điều khiển từ xa trên điện thoại thông minh giúp tiết kiệm thời gian, nhất là thuận tiện cho người già sử dụng. Không chỉ bật tắt đèn, hệ thống còn cho phép bật tắt quạt, máy lạnh, hay các thiết bị điện trong phòng. Nếu sử dụng ngoài trời, hệ thống có thể ứng dụng trong điều khiển xe tự động, sân vận động thông minh. Điều đặc biệt là hệ thống này có thể điều khiển bằng… giọng nói nữa”, Quang cho biết.

Điều khiến nhóm Quang gặp khó nhất khi thực hiện là viết chương trình phần mềm cho hệ thống, bởi không chỉ viết trên Arduino mà còn phải viết trên MIT. “Đây đều là những kiến thức không đơn giản, không hề có trong sách vở ở trường học. Cả nhóm phải viết đi viết lại rất nhiều lần”, Quang chia sẻ.

Trong khi đó, Phương Đại (lớp 10A5) – đại diện nhóm thực hiện hệ thống báo cháy – cho biết kiến thức thực tế khi thực hiện hệ thống “vượt khá xa” so với kiến thức lý thuyết. “Dù chỉ áp dụng những kiến thức vật lý về dòng điện, mạch điện đã học thời THCS và năm lớp 10, thế nhưng việc chọn lọc sử dụng linh kiện làm sao, lắp ráp thế nào, cảm biến gì cũng không hề đơn giản”, Đại nói. Với hệ thống này, Đại cho rằng không chỉ phát hiện lửa và phát đi cảnh báo cháy tự động mà còn có thể giúp quạt điện tự hoạt động, mái che tự bật khi nhiệt độ đạt đến ngưỡng 40 độ C. “Thực hiện dự án cũng là cách để học sinh nhận thấy sự gần gũi của môn vật lý trong đời sống. Suốt quá trình làm dự án, thầy và trò từng có lúc muốn bỏ cuộc vì kiến thức đôi khi cao siêu và nằm ngoài hiểu biết của các em. Một vấn đề nữa là dù xây dựng được các hệ thống rồi còn phải lắp các thiết bị vào trong nhà, làm sao phải phù hợp với dòng điện 220V trong sinh hoạt. Tất cả đòi hỏi sự chính xác trong từng mối hàn và lắp linh kiện”, thầy Phước nhớ lại.

Thầy Huỳnh Văn Phước cùng nhóm học sinh thực hiện dự án “Nhà và trường học thông minh”

Cùng với việc xây dựng 5 hệ thống, nhóm thực hiện dự án còn phối hợp với Câu lạc bộ Mỹ thuật trong trường xây dựng một mô hình nhà ở thông minh, trong đó có tích hợp tất cả các hệ thống trên. “Những hệ thống được đưa ra trong dự án là không mới nhưng mang tính lan tỏa, khuyến khích tinh thần tự học, tự nghiên cứu, tinh thần sáng tạo của các em. Đồng thời, thắp lên trong các em niềm đam mê với khoa học”, cô Bùi Minh Tâm (Hiệu trưởng nhà trường) bày tỏ.

Ngoài ra, cô Tâm cho rằng dự án “Nhà và trường học thông minh” còn thể hiện ước mơ của học sinh về một môi trường sống đầy tiện ích của thời đại 4.0. “Từ mơ ước đó của học sinh, giúp nhà trường nỗ lực hơn nữa không chỉ trong việc giảng dạy truyền đạt kiến thức mà còn tạo ra một môi trường học tập, vui chơi thoải mái nhất cho các em”, cô Tâm nhấn mạnh.

Đỗ Yến Hoa